Steuern Sie einen Boilerheizung automatisch mit einem Wi-Fi-SCR-Modul

Dieser Artikel erklärt, wie Sie einen Boilerheizung automatisch mithilfe eines Wi-Fi-SCR-Moduls (SCR_485) und eines IAMMETER-Stromzählers steuern können, um die Eigenverbrauchsquote einer Photovoltaik (PV)-Anlage zu verbessern.

Durch die Anpassung der Ausgangsleistung des SCR-Moduls in Echtzeit entsprechend der Netzeinspeisung wird angestrebt, so viel eingespeiste Energie wie möglich zu verbrauchen und die Eigenverbrauchsquote der PV-Anlage zu erhöhen.

Zuvor hatten wir ein Tutorial, das Ihnen gezeigt hat, wie Sie ein Wi-Fi-SCR-Modul mit ESP Home-Firmware verwenden, um die Ausgangsleistung ohmscher Lasten linear anzupassen. Weitere Informationen finden Sie unter folgendem Link: ESP32 + SCR-Modul: Lineare Anpassung der Ausgangsleistung ohmscher Lasten wie Heizungen.

Wirkungsdarstellung

Wie in der Abbildung dargestellt, wird nach dem Aktivieren des Automatikmodus die „Sollleistung“ des SCR-Controllers kontinuierlich in Echtzeit entsprechend der Einspeiseleistung angepasst, sodass die Einspeiseleistung bei etwa 0 W gehalten wird.

Steuerung der Heizungsleistung entsprechend der Netzleistung

Netzleistung REV: Einspeiseleistung

SCR_485 Leistung: „Sollleistung“ des SCR_485

Über SCR_485

Ein linearer Leistungsregler mit einer maximalen Ausgangsleistung von 4 kW (220V-System). Er kann die Ausgangsleistung im Bereich von 0–4 kW linear anpassen, wird für die Steuerung ohmscher Lasten (wie Boilerheizungen) empfohlen und bietet Wi-Fi-Funktionalität.

SCR_485, linearer Leistungsregler, Spannungsregler für ohmsche Lasten

Weitere Informationen finden Sie unter diesem Link.

Firmware

SCR_485 verwendet die ESP Home-Firmware, die vor dem Versand bereits aufgespielt wurde.

YAML

YAML-Datei: SCR-485.yaml.

Kunden müssen die IP-Adresse und die zugehörigen Phaseninformationen entsprechend ihrer tatsächlichen Verwendung des Stromzählers konfigurieren.

Systemverkabelung

Die Systemverkabelung ist in der folgenden Abbildung dargestellt, mit den Hauptkomponenten wie folgt:

Ein IAMMETER-Drehstromzähler wird zur Messung der Netzleistung verwendet. Da der Stromzähler von IAMMETER ein bidirektionaler Zähler ist, kann er die bidirektionale Leistung (aus dem Netz bezogene und ins Netz eingespeiste Leistung) messen und eine API bereitstellen, um die Messergebnisse in Echtzeit auszulesen.
SCR_485: Ein Wi-Fi-SCR-Modul, das die Leistungswerte des IAMMETER-Zählers über die API ausliest und die Ausgangsleistung in Echtzeit anpasst, um die Boilerheizung anzusteuern.

Automatische Anpassung der SCR_485-Modul-Ausgangsleistung basierend auf der Netzleistung

Nach Abschluss der Systemverkabelung müssen Kunden die folgenden Aufgaben durchführen:

Konfigurieren der Wi-Fi-Anmeldedaten für „SCR_485“.
Konfigurieren des IAMMETER-Stromzählers in der ESP Home YAML-Datei.
Parameter einstellen.

Konfigurieren der Wi-Fi-Anmeldedaten für „SCR_485“

Konfigurieren der Wi-Fi-Anmeldedaten in ESP Home

Konfigurieren des IAMMETER-Stromzählers in ESP Home

Öffnen Sie die Webseite in ESP Home. Im Screenshot sehen Sie sechs aufgelistete Geräte, da wir derzeit sechs SCR_485-Einheiten in unserem Labor testen.

SCR_485 in ESP Home

Aktualisieren Sie die YAML-Konfigurationsdatei mit dieser scr-485.yaml.

Passen Sie die YAML-Konfiguration entsprechend dem verwendeten Stromzählertyp an.

WEM3080

WEM3080 ist der einphasige Stromzähler von IAMMETER. Wenn Sie den WEM3080 verwenden, bedeutet dies, dass die gemessene Leistung die Netzleistung ist, und Sie müssen nur die IP-Adresse des Zählers wie folgt einstellen:

Ändern Sie die IP (10.10.30.33) in der YAML-Datei in die IP-Adresse des Stromzählers.

yamlCopy codeinterval:
  - interval: 5s
    then:
      - if:
          condition:
            lambda: 'return id(auto_mode);'
          then:
            - http_request.get:
                url: "http://10.10.30.33/monitorjson"
                headers:
                  Content-Type: "application/json"
                verify_ssl: false

WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T:

WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T sind alle Drehstromzähler von IAMMETER. Bei Verwendung eines Drehstromzählers müssen Sie zusätzlich zur Konfiguration der IP-Adresse auch auswählen, welche Phase zur Messung der Netzleistung verwendet wird.

IP-Adresse des Zählers einstellen

Ändern Sie die IP 10.10.30.33 in der YAML-Datei in die IP-Adresse des Stromzählers.

Die spezifische Phase des Zählers zur Messung der Netzleistung auswählen

Wenn die Netzstromversorgung einphasig ist, kann jede Phase des Drehstromzählers zur Messung der Netzleistung verwendet werden (wie im Abschnitt Systemverkabelung gezeigt, wird Phase B zur Messung der Netzleistung verwendet).

Wenn die Netzstromversorgung dreiphasig ist, sollte die Gesamtleistung des Drehstromzählers zur Darstellung der Netzleistung verwendet werden.

Die Kommentare im folgenden Code weisen darauf hin:

yamlCopy codeinterval:
  - interval: 5s
    then:
...

int16_t power_value = root["Datas"][1][2];
# power value in phase A:  ["Datas"][0][2], 
# power value in phase B: it is ["Datas"][1][2]
# power value in phase C: it is ["Datas"][2][2]
...

Parameter einstellen

Melden Sie sich auf der Webseite an. Die Parametrerklärungen sind wie folgt:

Auto Mode: Manueller Modus/Automatischer Modus.

Threshold: Der Schwellenwert des Regelkreises.

Hysteresis: Der Hystereseparameter des Schmitt-Triggers. Da eine Ein-/Aus-Regelung verwendet wird, wurde der Parameter „Hysteresis“ hinzugefügt, um ein Oszillieren zu verhindern. Ein Vorgang wird ausgelöst, wenn die Netzleistung > Threshold + Hysteresis oder die Netzleistung < Threshold - Hysteresis ist.

Set power: Die vom SCR_485 eingestellte Ausgangsleistung.

Parameter in SCR-485 einstellen, Threshold, Hysteresis

Maximale Leistung einstellen

Dieser Parameter ist die maximale Leistung der von SCR_485 gesteuerten Last. Da SCR_485 die Last durch Anpassen der Ausgangsspannung steuert, muss diese maximale Leistung als Referenz bei der Berechnung der Sollleistung verwendet werden.

Wenn die maximale Leistung beispielsweise auf 3,3 kW eingestellt ist, geht SCR davon aus, dass die Ausgangsleistung bei 220 V Betriebsspannung 3,5 kW beträgt. Wenn später die Sollleistung auf 0,875 kW angepasst werden muss, reduziert SCR_485 die Spannung auf 110 V.

Schwellenwert und Hysterese einstellen

Die Einführung einer Hysterese dient dazu, häufiges Schalten des Regelungssystems zu verhindern, ähnlich dem Prinzip eines Schmitt-Triggers. Nur wenn der gemessene Wert (Netzleistung) größer als „Threshold + Hysteresis“ oder kleiner als „Threshold - Hysteresis“ ist, wird eine Aktion ausgelöst (Anpassung der Ausgangsleistung des SCR_485).

Beispiel: Threshold = -20 W, Hysteresis = 50 W.

Diese beiden Einstellungen dienen dazu, die Sollleistung des SCR_485 zu erhöhen, wenn die Netzleistung kleiner als -70 W (-20-50) ist.

Diese beiden Einstellungen dienen dazu, die Sollleistung des SCR_485 zu verringern, wenn die Netzleistung größer als 30 W (-20+50) ist.

Bitte beachten Sie, dass bei der bidirektionalen Messung des IAMMETER-Stromzählers negative Leistungswerte anzeigen, dass die PV-Anlage Energie ins Netz einspeist, während positive Leistungswerte anzeigen, dass die Anlage Energie aus dem Netz bezieht.

Parameter in SCR-485 einstellen, Threshold, Hysteresis